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夸克
本詞條是多義詞，共3個(gè)義項(xiàng)
一種參與強(qiáng)相互作用的基本粒子
夸克（quark）是一種參與強(qiáng)相互作用的基本粒子，最早由美國(guó)物理學(xué)家默里·蓋爾曼和G.茨威格于1964年先后獨(dú)立提出。多個(gè)夸克結(jié)合形成強(qiáng)子。強(qiáng)子中最穩(wěn)定的是質(zhì)子和中子，它們是構(gòu)成原子核的單元。
夸克分為上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及頂（t）等六種類型，其反粒子為反夸克?？淇司哂须姾伞⑸?、自旋及質(zhì)量等種不同的內(nèi)在特性。粒子物理中，夸克是唯一一種能經(jīng)受全部四種基本相互作用，即電磁、引力、強(qiáng)相互作用及弱相互作用的基本粒子。
由于“禁閉效應(yīng)”，夸克不能夠直接被觀測(cè)到，或是被分離出來(lái)，只能夠在強(qiáng)子里找到。因此，人們對(duì)夸克的認(rèn)知大都是間接地來(lái)自對(duì)強(qiáng)子的觀測(cè)。
概述
夸克（quark）是一種參與強(qiáng)相互作用的基本粒子。夸克結(jié)合形成一種復(fù)合粒子，叫強(qiáng)子。強(qiáng)子中最穩(wěn)定的是質(zhì)子和中子，它們是構(gòu)成原子核的單元。由于一種所謂“夸克禁閉”的現(xiàn)象，夸克不能夠直接被觀測(cè)到，或是被分離出來(lái)，只能夠在強(qiáng)子里面找到。因此，我們對(duì)夸克的認(rèn)知大都是間接地來(lái)自對(duì)強(qiáng)子的觀測(cè)。
概念提出與名稱由來(lái)
概念提出
夸克
模型發(fā)展
抽象概念
1961年，蓋爾曼提出了一種粒子分類系統(tǒng)，叫“八重道”或SU(3)味對(duì)稱。同年，以色列物理學(xué)家尤瓦勒·內(nèi)埃曼（Yuval Ne'eman）也獨(dú)立開發(fā)出一套與八重道相似的理論。
1964年，物理學(xué)家默里·蓋爾曼 和喬治·茨威格（GeorgeZweig）先后獨(dú)立提出了夸克模型。當(dāng)時(shí)，人類已知的各種粒子中包括許多強(qiáng)子。蓋爾曼和茨威格認(rèn)定，這些強(qiáng)子不是基本粒子，而是由夸克和反夸克組成。在他們的模型中，夸克有上、下及奇三種味，三種味的夸克電荷、自旋等性質(zhì)各異。對(duì)于夸克的本質(zhì)，當(dāng)時(shí)學(xué)界存在很大的爭(zhēng)議。有人認(rèn)為夸克是物理實(shí)體，而一些人則認(rèn)為，它只是用來(lái)解釋當(dāng)時(shí)未明物理的抽象概念而已。
延伸發(fā)展
夸克
1968年，史丹佛線性加速器中心（SLAC）的深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)顯示，質(zhì)子含有比自己小得多的點(diǎn)狀物，說明質(zhì)子并非基本粒子。當(dāng)時(shí)SLAC的物理學(xué)家把這些粒子稱作做“成子”（parton），后來(lái)被鑒定為上及下夸克。不過，“成子”一詞到現(xiàn)在還在使用，泛指重子構(gòu)成物，即夸克、反夸克和膠子的總稱。
SLAC的散射實(shí)驗(yàn)間接證實(shí)了奇夸克的存在，以及默里·蓋爾曼和G.茨威格三夸克模型的合理性，并成功解釋了1947年從宇宙射線中發(fā)現(xiàn)的K和π強(qiáng)子。
1971年，格拉肖、約翰·李爾普羅斯和盧奇亞諾·馬伊阿尼（LucianoMaiani）在一篇論文中提出了當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的粲夸克，以及它存在的理?yè)?jù)。
1974年，粲夸克被兩個(gè)研究小組幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)。他們分別是SLAC和布魯克黑文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，其中后者由華裔科學(xué)家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)，后來(lái)因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。粲夸克均是在介子里觀測(cè)到的，與一個(gè)反粲夸克束縛在一起。后來(lái)，該粒子被正式命名為J/ψ介子。這個(gè)發(fā)現(xiàn)終于使物理學(xué)界相信夸克模型是正確的。
1975年，以色列物理學(xué)家哈伊姆·哈拉里（HaimHarari）在其論文中，提出了“頂”及“底”夸克的概念，建議把夸克數(shù)量增至六個(gè)。
分類
夸克的種類被稱為“味”，已知的夸克有六種，即六味，它們分別是上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及頂（t）?？淇说姆戳Ｗ咏蟹纯淇?，在對(duì)應(yīng)的夸克符號(hào)上加一橫作為標(biāo)記。反夸克跟對(duì)應(yīng)的夸克有著相同的質(zhì)量、平均壽命及自旋，但兩者的電荷及其他荷的正負(fù)則相反。所有夸克中，上及下夸克的質(zhì)量最輕。奇、粲、底、頂?shù)容^重的夸克會(huì)通過粒子衰變，衍變?yōu)樯匣蛳驴淇?。粒子衰變是一個(gè)從高質(zhì)量態(tài)變成低質(zhì)量態(tài)的過程。作為衰變的產(chǎn)物，上及下夸克通常較穩(wěn)定，廣泛存在于宇宙中，而奇、粲、底及頂較不穩(wěn)定，只能通過宇宙射線及粒子加速器等高能粒子碰撞得到，且衰變速度很快。
夸克
強(qiáng)子中決定量子數(shù)的夸克叫“價(jià)夸克”；除了這些夸克，任何強(qiáng)子都可以含有無(wú)限量的虛（或“?！保┛淇?、反夸克，及不影響其量子數(shù)的膠子。
強(qiáng)子分兩種：帶三個(gè)價(jià)夸克的重子，及帶一個(gè)價(jià)夸克和一個(gè)反價(jià)夸克的介子。最常見的重子是質(zhì)子和中子，它們是構(gòu)成原子核的基礎(chǔ)材料。也已知道的強(qiáng)子種類很多，它們的不同點(diǎn)在于所含的夸克，及這些內(nèi)含物所賦予的性質(zhì)。而含有更多價(jià)夸克的“奇特重子”，如四夸克粒子（qqqq）及五夸克粒子（qqqqq），目前仍在理論階段，它們的存在仍未被證實(shí)。
基本費(fèi)米子被分成三代，每一代由兩個(gè)輕子和兩個(gè)夸克組成。第一代有上及下夸克，第二代有奇及粲夸克，而第三代則有頂及底夸克。代數(shù)較高的粒子，一般會(huì)有較大的質(zhì)量及較低的穩(wěn)定性，它們會(huì)通過弱相互作用，衰變成代數(shù)較低的粒子。大自然中，只有第一代夸克（上及下）是常見的。較重的夸克只能通過高能碰撞來(lái)生成（例如宇宙射線），而且它們很快就會(huì)衰變。不過，有科學(xué)家認(rèn)為，大爆炸早期會(huì)存在重夸克，那時(shí)宇宙處于高溫高密度狀態(tài)。目前，重夸克實(shí)驗(yàn)研究都在粒子加速器等人工環(huán)境下進(jìn)行。
性質(zhì)
電荷
強(qiáng)子(中子和質(zhì)子)-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
自旋
自旋是基本粒子的一種內(nèi)在特性，旋轉(zhuǎn)方向是一項(xiàng)重要的自由度。自旋可以用矢量來(lái)代表，其長(zhǎng)度用約化普朗克常數(shù)?來(lái)量度。量度夸克時(shí)，在任何軸上量度自旋的矢量分量，結(jié)果皆為+?/2或??/2；因此夸克是一種自旋1/2的粒子。沿某一軸（慣例上為z軸）上的旋轉(zhuǎn)分量，一般用上箭頭↑來(lái)代表+1/2，下箭頭↓來(lái)代表-1/2，然后在后加上味的符號(hào)。例如，一自旋為+1/2的上夸克可被寫成u↑。
弱相互
β衰變-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
變味過程中，每一種夸克都偏向于變成跟自己同一代的另一夸克。這種相對(duì)趨勢(shì)可由一個(gè)數(shù)學(xué)表—卡比博-小林-益川矩陣（CKM矩陣）來(lái)描述。輕子也有一個(gè)類似的弱相互作用矩陣，叫龐蒂科夫-牧-中川-坂田矩陣（PMNS矩陣）。這兩個(gè)矩陣合起來(lái)能夠描述所有味變，但兩者間的關(guān)系至今尚不明朗。
強(qiáng)相互作用與色荷
夸克
三種色的不同組合決定著夸克間的吸引及排斥，即強(qiáng)相互作用，它是由一種叫膠子的規(guī)范玻色子所傳遞的。描述強(qiáng)相互作用的理論叫量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）。一個(gè)帶某色荷的夸克，可以和一個(gè)帶對(duì)應(yīng)反色荷的反夸克，一起生成一束縛系統(tǒng)；三個(gè)（反）色荷各異的（反）夸克，也就是三種色每種一個(gè)，同樣也可以束縛在一起。兩個(gè)互相吸引的夸克會(huì)達(dá)至色中性：一夸克帶色荷ξ，加上一個(gè)帶色荷-ξ的反夸克，結(jié)合后色荷為零（或“白”色），成為一個(gè)介子。跟基本光學(xué)的顏色疊加一樣，把三個(gè)色荷互不相同的夸克或三個(gè)這樣的反夸克組合在一起，就會(huì)同樣地得到“白”的色荷，成為一個(gè)重子或反重子。
三色夸克-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
在現(xiàn)代粒子物理學(xué)中，聯(lián)系粒子相互作用的，是一種叫規(guī)范對(duì)稱的空間對(duì)稱群。色荷SU(3)是夸克色荷的規(guī)范對(duì)稱，也是量子色動(dòng)力學(xué)的定義對(duì)稱。物理學(xué)定律不受空間的方向（如x、y及z）所限，即使坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)到一個(gè)新方向，定律依然不變，量子色動(dòng)力學(xué)的物理也一樣，不受三維色空間的方向影響，色空間的三個(gè)方向分別為藍(lán)、紅和綠。SU(3)的色變與色空間的“旋轉(zhuǎn)”相對(duì)應(yīng)（數(shù)學(xué)上，色空間是復(fù)數(shù)空間）。每一種夸克味，f，下面都有三種小分類fB、fG和fR，對(duì)應(yīng)三種夸克色藍(lán)、綠和紅，形成一個(gè)三重態(tài)：一股有三個(gè)分量的量子場(chǎng)，并且在變換時(shí)遵從SU(3)的基本表示。這個(gè)時(shí)候SU(3)應(yīng)是局部的，這個(gè)要求換句話說，就是容許變換隨空間及時(shí)間而定，所以說這個(gè)局部表示決定了強(qiáng)相互作用的性質(zhì)，尤其是有八種載力用膠子這一點(diǎn)。
質(zhì)量
膠子-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
夸克本身的質(zhì)量被稱作“凈夸克質(zhì)量”，凈夸克質(zhì)量加上其周圍膠子場(chǎng)的質(zhì)量被稱作“組夸克質(zhì)量”，這兩個(gè)質(zhì)量數(shù)值一般相差甚遠(yuǎn)。一個(gè)強(qiáng)子中的大部份的質(zhì)量，都屬于把夸克束縛起來(lái)的膠子，而不是夸克本身。盡管膠子的內(nèi)在質(zhì)量為零，它們擁有量子色動(dòng)力學(xué)束縛能QCBE，它為強(qiáng)子提供了更多的質(zhì)量。例如，一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量約為938MeV/C2，其中三個(gè)價(jià)夸克大概只有11MeV/c2；其余大部份質(zhì)量都可以歸咎于膠子的QCBE。
希格斯玻色子-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
性質(zhì)列表
下表總結(jié)了六種夸克性質(zhì)。每種夸克味都有自己的味量子數(shù)（同位旋（I3）、粲數(shù)（C）、奇異數(shù)（S）、頂數(shù)（T）及底數(shù)（B′）），它們代表著夸克系統(tǒng)及強(qiáng)子的一些特性。因?yàn)橹刈佑扇齻€(gè)夸克組成，所以所有夸克的重子數(shù)（B）均為+1/3。對(duì)于反夸克，電荷（Q）及其他味量子數(shù)（B、I3、C、S、T及B′）都跟夸克的差一個(gè)正負(fù)號(hào)。質(zhì)量和總角動(dòng)量（J；相等于點(diǎn)粒子的自旋）不會(huì)因?yàn)榉戳Ｗ佣兲?hào)。
夸克按其特性分為三代，如下表所示：
夸克味的性質(zhì)
夸克味的性質(zhì) | ||||||||||||
名稱 | 符號(hào) | 質(zhì)量（MeV/c） | J | B | Q | I3 | C | S | T | B | 反粒子 | 符號(hào) |
第一代 | ||||||||||||
上 | u | 1.7 to 3.3 | 1?2 | +1?3 | +2?3 | +1?2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 反上 | u |
下 | d | 4.1 to 5.8 | 1?2 | +1?3 | ?1?3 | ?1?2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 反下 | d |
第二代 | ||||||||||||
展開表格
J=總角動(dòng)量、B=重子數(shù)、Q=電荷、I3=同位旋,C=粲數(shù)、S=奇異數(shù)、T=頂數(shù)及B′=底數(shù)。*4,190+180-60，這樣的標(biāo)記代表量測(cè)不確定度。
發(fā)現(xiàn)研究
夸克
1994年，“頂夸克”被發(fā)現(xiàn)，它使科學(xué)家得到了有關(guān)夸克子的完整圖像，對(duì)宇宙大爆炸之初的宇宙演化研究有重大意義，因?yàn)榇蟊ㄗ畛醍a(chǎn)生的高熱，會(huì)產(chǎn)生大量頂夸克粒子。
研究顯示，有些恒星在演化末期可能會(huì)變成“夸克星”。當(dāng)星體抵受不住自身的萬(wàn)有引力不斷收縮時(shí)，密度大增會(huì)把夸克擠出來(lái)，最終一個(gè)太陽(yáng)大小的星體可能會(huì)萎縮到只有七、八公里那么大，但仍會(huì)發(fā)光。
夸克理論認(rèn)為，夸克都是被囚禁在粒子內(nèi)部的，不能單獨(dú)存在。一些人則認(rèn)為夸克并非真實(shí)存在。然而夸克理論做出的幾乎所有預(yù)言都與實(shí)驗(yàn)測(cè)量符合得很好，因此大部分研究者堅(jiān)信夸克理論的正確性。
“夸克星”-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖
1997年，俄國(guó)物理學(xué)家戴阿科諾夫等人預(yù)測(cè)，存在一種由五個(gè)夸克組成的粒子，質(zhì)量比氫原子大50%。2001年，日本物理學(xué)家在SP環(huán)-8加速器上用伽馬射線轟擊塑料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了五夸克粒子存在的證據(jù)。隨后得到了美國(guó)托馬斯·杰裴遜國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室和莫斯科理論和實(shí)驗(yàn)物理研究所的物理學(xué)家們的證實(shí)。這種五夸克粒子由2個(gè)上夸克、2個(gè)下夸克和一個(gè)反奇異夸克組成，它并不違背粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。這是首次發(fā)現(xiàn)多于3個(gè)夸克組成的粒子。研究人員認(rèn)為，這種粒子可能僅是“五夸克”粒子家族中的一員，還有可能存在由4個(gè)或6個(gè)夸克組成的粒子。
此后，又有九個(gè)實(shí)驗(yàn)組宣稱發(fā)現(xiàn)了五夸克粒子(penta-quark)的證據(jù)。但在其它較高能的實(shí)驗(yàn)組及其數(shù)據(jù)中，譬如使用輕子對(duì)撞器的德國(guó)DESY的ZEUS實(shí)驗(yàn)，以及日本KEK的Belle與美國(guó)SLAC的BaBar兩大B介子工廠實(shí)驗(yàn)、以及使用強(qiáng)子對(duì)撞器的美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室中的CDF與D
實(shí)驗(yàn)，都沒有觀測(cè)到應(yīng)該存在的證據(jù)。因此，所謂的五夸克粒子是否存在，仍是一個(gè)極具爭(zhēng)論性的話題。
發(fā)現(xiàn)過程
發(fā)現(xiàn)者
默里·蓋爾曼1929年出生于曼哈頓，是個(gè)名副其實(shí)的神童，8歲時(shí)的智力抵得上大部分大學(xué)生?？墒?，在學(xué)校里他感到無(wú)聊，坐立不安，還患有急性寫作障礙。雖然完成論文和研究項(xiàng)目報(bào)告對(duì)他而言很簡(jiǎn)單，他卻很少能完成。盡管如此，他還是順利地從耶魯大學(xué)本科畢業(yè)，先后在麻省理工學(xué)院、芝加哥大學(xué)、普林斯頓大學(xué)（為奧本海默）工作。
推斷假設(shè)
24歲時(shí)，他決定集中精力研究氣泡室圖像里的奇怪粒子。當(dāng)時(shí)，通過氣泡室圖像，科學(xué)家可以估測(cè)每個(gè)粒子的大小、電荷、運(yùn)動(dòng)方向和速度，但是卻無(wú)法確定它們的身份。到1958年，有近100個(gè)名字被用來(lái)鑒別和描述這些探測(cè)到的新粒子。
默里·蓋爾曼認(rèn)為，用幾種自然的基本概念，就可能弄清楚這些粒子。他先假定自然是簡(jiǎn)單、對(duì)稱的。然后還假定像所有其他自然界中的物質(zhì)和力一樣，這些亞原子粒子是質(zhì)量、能量和電荷守恒的。
用這些理論作指導(dǎo)，他創(chuàng)造了一種新的測(cè)量方法，被稱作“奇異性（strangeness）”。這個(gè)詞是他從量子物理學(xué)引入的。奇異性可以測(cè)量到每個(gè)粒子的量子態(tài)。
建立模型
蓋爾曼發(fā)現(xiàn)自己可以建立起質(zhì)子分裂或者合成的簡(jiǎn)單反應(yīng)模式。但是有幾個(gè)模式似乎并不遵循守恒定律。之后他意識(shí)到如果質(zhì)子和中子不是固態(tài)物質(zhì)，而是由3個(gè)更小的粒子構(gòu)成，那么他就可以使所有的碰撞反應(yīng)都遵循簡(jiǎn)單的守恒定律了。
證明
經(jīng)過兩年的努力，蓋爾曼證明了這些更小的粒子肯定存在于質(zhì)子和中子中。他將之命名為“k-works”，后來(lái)縮寫為“kworks”。之后不久，他在詹姆斯·喬伊斯（JamesJoyce）的小說中中讀到一句“三聲夸克（threequarks）”，于是將這種新粒子更名為夸克（quark）。與此同時(shí)，加利福尼亞理工學(xué)院(Caltech)的茨威格(G·Zweig)也獨(dú)立地提出了這一預(yù)言。
夸克
斯坦福直線加速器中心所做的實(shí)驗(yàn)與盧瑟福(E·Rutherford)所做的驗(yàn)證原子核式模型的實(shí)驗(yàn)類似。正像盧瑟福由于大量α粒子的大角度散射現(xiàn)象的觀察，預(yù)言原子中有核存在一樣，斯坦福直線加速器中心由前所未料的大量電子的大角度散射現(xiàn)象，證實(shí)核子結(jié)構(gòu)中有點(diǎn)狀組分。
事實(shí)上，在斯坦福直線加速器中心—麻省理工學(xué)院所做的實(shí)驗(yàn)之前，沒有人能拿出令人信服的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)質(zhì)子和中子中有夸克存在，那個(gè)時(shí)期理論學(xué)家對(duì)強(qiáng)子理論中夸克所扮演的角色還不清楚。
1962年，斯坦福開始建造大的直線加速器，它的能量為10-20GeV，經(jīng)過一系列改進(jìn)后，能量可達(dá)到50GeV。兩年后，斯坦福直線加速器中心主任潘諾夫斯基(W·Panofsky)得到幾個(gè)年輕物理學(xué)家的支持，泰勒就是其中一員，并擔(dān)任了一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的領(lǐng)導(dǎo)。不久弗里德曼和肯德爾也加入進(jìn)來(lái)，他倆那時(shí)是麻省理工學(xué)院的教師，他們一直在5GeV的劍橋電子加速器上做電子散射實(shí)驗(yàn)，這個(gè)加速器是一個(gè)回旋加速器，容量有限。但是斯坦福的加速器有20GeV能量，可以產(chǎn)生“超強(qiáng)的射線束、高的電流密度和外部射線束。加利福尼亞理工學(xué)院的一個(gè)小組也加入合作，他們的主要工作是比較電子—質(zhì)子散射和正電子—質(zhì)子散射。這樣，來(lái)自斯坦福直線加速器中心、麻省理工學(xué)院和加利福尼亞理工學(xué)院的科學(xué)家組成了一支龐大的研究隊(duì)伍。他們決定建造兩個(gè)能譜儀，一個(gè)是8GeV的大接受度能譜儀，另一個(gè)是20GeV的小接受度能譜儀。新設(shè)計(jì)的能譜儀和早期的能譜儀不同的地方是它們?cè)谒椒较蛴昧酥本€一點(diǎn)聚焦。這種新設(shè)計(jì)能夠讓散射角在水平方向散開，而動(dòng)量在垂直方向散開。
在那時(shí)，物理學(xué)的主流認(rèn)為質(zhì)子沒有點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，他們預(yù)想大角度散射將會(huì)很少，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料的大。這是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，人們不知道它意味著什么。在這種情況下，斯坦福直線加速器中心的理論家比約肯(J·Biorken)提出了標(biāo)定無(wú)關(guān)性的思想。在得出標(biāo)度無(wú)關(guān)性時(shí)，他用了許多并行的方法，其中最具有思辯性的是點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)。
1967年末至1968年初，深度非彈性散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已開始積累。當(dāng)肯德爾把新的數(shù)據(jù)分析拿給比約肯看了以后，比約肯建議用標(biāo)度無(wú)關(guān)變量ω來(lái)分析這些數(shù)據(jù)。按照舊方法描圖，數(shù)據(jù)很非常分散，但按比約肯的方法處理數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)竟很好地集中起來(lái)。1968年8月，第十四屆國(guó)際高能物理會(huì)上，弗里德曼報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1968年8月，加利福尼亞理工學(xué)院的R·費(fèi)因曼訪問斯坦福直線加速器中心時(shí)，看到了非彈性散射的數(shù)據(jù)和比約肯標(biāo)度無(wú)關(guān)性。他認(rèn)為部分子在高能相對(duì)論核子中是近似自由分布的，也就是說結(jié)構(gòu)函數(shù)與部分子的動(dòng)量分布是相關(guān)的。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)模型，也是比約肯觀點(diǎn)的另一種說法。費(fèi)因曼的工作大大刺激了理論工作，幾種新的理論出現(xiàn)了。費(fèi)因曼根據(jù)夸克的要求，淘汰了一些假設(shè)。
一年以后，歐洲核子研究中心重液泡室的中微子非彈性散射，對(duì)斯坦福直線加速器中心的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予了有力擴(kuò)展。后來(lái)的μ子深度非彈性散射、電子—正電子碰撞、質(zhì)子—反質(zhì)子碰撞、強(qiáng)子噴注都顯示了夸克—夸克的相互作用。所有這些都有力地證明了強(qiáng)子的夸克結(jié)構(gòu)。
夸克的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)及其在強(qiáng)子中的強(qiáng)約束的矛盾，使得物理學(xué)界接受夸克用了好幾年的時(shí)間。事實(shí)上，夸克理論不能完全唯一地解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲得諾貝爾獎(jiǎng)的實(shí)驗(yàn)表明質(zhì)子中還包含有電中性的結(jié)構(gòu)，那就是此后不久發(fā)現(xiàn)的“膠子”。在質(zhì)子和其它粒子中膠子把夸克膠合在了一起。
1973年，格洛斯、威耳茨克(F·Wilczek)和鮑里澤爾(H·D·Politzer)獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)的漸近自由理論。這種理論認(rèn)為，如果夸克之間的相互作用是由色規(guī)范膠子引起的，夸克之間的耦合在短距離內(nèi)呈對(duì)數(shù)減弱。這個(gè)理論后來(lái)被叫做量子色動(dòng)力學(xué)，很好地解釋了斯坦福直線加速器中心的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，漸近自由的反面，遠(yuǎn)距離耦合強(qiáng)度的增加解釋了夸克禁閉的機(jī)制。
總之，斯坦福直線加速器中心的電子非彈性散射實(shí)驗(yàn)顯示了夸克的點(diǎn)狀行為，成為量子色動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
參考資料
[1]
湖南教育出版社 . 夸克物質(zhì)理論導(dǎo)論 : 李家榮 ，1989-9
[2]
歐核中心宣布發(fā)現(xiàn)3種新的奇特粒子結(jié)構(gòu) · 財(cái)聯(lián)社[引用日期2022-07-06]
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